规整结构催化剂及反应器研究进展
龙军邵潜贺振富田辉平李阳段启伟
（中国石油化工股份公司石油化工科学研究院，北京!"""#$）
摘要介绍了一种新颖的规整结构催化剂。它在废气排放处理等气相催化反应中已表现出优于常规催化剂的优良催化性能，在气液固多相催化反应领域的研究也表明它能够应用于更多的催化反应。将这种催化剂和反应器结构特性与常规催化反应中应用的固体催化剂和反应器进行了比较，结果表明它有可能替代浆态床和固定床反应器，具有良好的应用前景。
关键词过程强化，结构催化，规整结构催化剂，规整结构反应器，多相反应器，多功能反应器，传质与传热中图分类号%&"$!；%&’"$(’文献标识码)文章编号!"""*++!$（’"",）"-*"-’.*"#
近年来，化学工业正朝着安全、清洁、高效、最终实现生产过程零排放的方向发展，以满足环保和可持续发展的要求。实现的途径包括，在化学方面开发新的、选择性更高的催化剂；工程方面寻找新的、高效、污染更少的工艺技术路线［!］。在催化剂研究方面，不仅要考虑分子层面的活性位和诸如孔隙率、催化剂形状、微观结构和组成等催化剂工程方面的问题，还要考虑有效的多相接触和反应物料的扩散。因此，近年来在催化剂及反应器的设计方面，提出了要重点考虑设计中的尺度效应，尤其是从宏观尺度出发来研制新颖的宏观结构化催化剂［’］。在催化反应工程上，要求克服常规多相反应器，如浆态床、固定床（滴流床）反应的缺点，减少扩散的影响，使流体分布均匀，所以结构化催化剂的新型反应器设计是研究的一个热点。目前，这两个途径实现的过程称为过程强化。它们的交汇处在于反应器中催化剂以结构化方式使用，包括多功能的和结构化的反应器［!］。在这样的背景下，提出结构化催化剂的设想［$，,］，它结合了催化剂设计和反应器设计，一个催化剂颗粒就是一个反应器，它们之间没有界限，从而更好地促进催化作用。本文介绍了这个新兴催化剂研究领域的进展。
!规整结构催化剂
!"!研究与进展
从’"世纪."年代开始，/012302等［.］在规整载体制备技术方面做了大量工作，使规整载体在多个领域实现了工业应用，如最早用于热交换器的内构件［+］等。随后，)2456302等［7］把催化剂与规整载体相结合制备得到规整结构催化剂，并首次实现了工业应用，用于固定污染源硝酸尾气的脱色处理；之后，859:1等［#，-］把这种规整结构催化剂技术开始探索性地用于汽车尾气排放控制，希望进一
步拓宽了规整结构催化剂的应用领域。
由于规整结构催化剂所具有的显著特征，从’"世纪+"年代后期开始，汽车制造商和产生大量有害气体排放的工业企业才开始对其展开了应用研究。结果表明，使用这种催化剂的催化转化效率极高。它在汽车尾气处理上的应用促进了规整载体制备技术及规整结构催化剂技术的发展，发明了堇青石陶瓷和挤出制造工艺［!"，!!］，实现了自动化连续生产，也为催化剂的自动化连续生产奠定了基础。从!-7.年第一辆汽车安装了催化转化器，至今全球安装超过了’7(.亿辆。与此同时，开始了规整结构催化剂在排放控制、催化氧化、选择催化还原和在燃烧方面的应用研究［.，!’，!$］。
’"世纪#"年代，不仅开始研究规整结构催化剂在单相流体（气相）催化反应体系中的应用，而且也开始研究其在其他催化反应，如多相催化体系中的应用。瑞典;1<=>563科技大学化学反应工程领域的科学家［!,］首先进行了此方面的研究，并提出将规整结构催化剂应用于蒽醌加氢。这一想法被?8)化学公司所采纳，在其并入)@A0*B0C5=公司后实现了工业化，是规整结构催化剂在气液固多相催化反应中实现的第一个工业化应用，现已全部应用于)@A0*B0C5=公司的双氧水生产，产量约’""@:／<［!.］。
从’"世纪-"年代至今，荷兰D5=E:大学工业催化专业的科学家对规整结构催化剂的研究与认识进一步加深和成熟，确立了以规整结构催化剂为主的结构化催化剂，出版了汇集大量研究成果的
收稿日期’"",*".*’.；修改稿日期’"",*"7*"7。
第一作者简介龙军（!-.+—），男，博士，教授级高级工程师，主要从事重油加工方面的研究工作。联系人贺振富，博士，高级工程师。电话"!"*+’$’7..!转$,"#。
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’"",年第’$卷第-期
化工进展
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